ユーラシア寒冷域における大陸規模の積雪深と融雪の状況をリモートセンシングで知る手法

[要　約]
衛星搭載マイクロ波放射計SSM/Iのデータより，ユーラシア寒冷域の積雪深分布と，その融雪状況を知る手法を開発した。積雪深は，19GHzと37GHzの放射輝度温度差の１次式で推定する１次式の係数は，５種の地理データを説明変数とする重回帰で求めたラスターマップとして与えられる。また，早朝と夕刻の輝度温度差の差より，融雪が生じている積雪域が検出できる。
[担当研究単位]農業環境技術研究所　企画調整部　地球環境研究チーム
[部会名]　農業環境・地球環境
　　　　　国際農業
[専　門]　資源利用
[対　象]　　
[分　類]　研究
[背景・ねらい]
高冷地域は，一般に植生が脆弱なうえ気候変化の影響が大きく現われる傾向を持つ。更に，そこでの水循環は雪氷現象を伴うために，水資源の特性が際立って複雑である。この様な地域での持続的生産のためには気候変動を念頭においた水資源の特性を把握しておくことが必要である。この一環として，この地域の積雪水量を衛星より推定する手法を開発する。
[成果の内容・特徴]
  1. 北緯35度以北，東経60度〜180度の範囲の地域，1993年10月〜1998年４月の期間を対象に，積雪深を推定する手法の開発を進めた。この範囲に気象官署は2700以上存在するが，積雪深が公表されている地点は830地点である。これらのデータを収集し，解析に耐える339地点を選抜した。一方，米国の衛星Defense Meteorological Satellite Program（DMSP）搭載のマイクロ波放射計SSM/I（地上分解能25km）の画像を収集し，積雪の地上観測地点が含まれる画素の値を取り出し，これを並べなおして，時系列衛星データセットを作成し，19GHzの輝度温度と37GHzのそれとの差（ΔT）の時系列データを作成した（図１）。
  2. ΔTは，積雪深とほぼ一次の関係を持つ。そして，その傾きと切片，相関は場所による違いが大きい一方で，同一地点において年による違いは小さい。一次関数の傾きと切片を，最大積雪深（データセットから推定した気候値），IGBP被覆分類１〜７の占有率，７〜８月の37GHz偏光輝度差（T37V-T37H），２月の19Ghz輝度温度，平均標高の５つの地理情報で重回帰し，これをもとに，ユーラシアでの積雪深分布を示す地図を作成した（図２）。また，地点ごとに計算される相関係数を空間内挿し地図として表現した。
  3. ΔTは，融雪中の積雪に対しては融雪水の含有率に応じて小さな値を示す。これは，液体水の誘電率の虚数部分が両周波数帯において極めて大きいためである。また，DMSPは太陽同期の衛星であるため，異なる時刻の画像が取得できる。これらを利用し，早朝と夕刻のΔTの差をとることで融雪している積雪の分布や強さを推定した（図３）。
[成果の活用面・留意点]
  1. これによって，地球温暖化の影響を最も強く受けると予想されているユーラシア大陸北部地域での積雪の動態のモニタリングが可能となる。
  2. 相関係数の分布図は，本手法を特定の地域に適用する際の信頼性を評価する上で役立つ。
  3. 本研究により示された手法と，農林水産計算センターのSSM/Iデータ提供システムを結合すると，大陸スケールでの積雪深と融雪域の実況を日単位で把握することができる。

具体的データ

[その他]
 研究課題名 ： マイクロ波リモートセンシングを利用した水文量導出手法の開発
 予算区分　 ： 経常
 研究期間　 ： 平成12年度（平成12年度）
 発表論文等 ： １）Improvement of Microwave Remote Sensing Algorithm for Snow Amount Estimation
　　　　　　　 　　Using Geographic Information, Preprint of the 3rd International Scientific
　　　　　　　 　　Conferrence on the Global Energy and Water Cycle, p. 541-542 (1999)
　　　　　　 　２）積雪深とSSM/I輝度温度との一次関係の地理的分布，日本気象学会2000年秋季大会
　　　　　　　 　　講演予稿集 (2000)
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